开放网络知识计算:模型、方法与应用
作者:王元卓、贾岩涛、林海伦、程学旗
出版社:清华大学出版社
ISBN:9787302491439
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2023-06-051 第 1 章 计算机网络基础 1.1 计算机网络的发展 尽管电子计算机在 20 世纪 40 年代就被研制成功,但是到了 30 年后的 20 世纪 80 年代初期,计算机网络仍然被认为是一项昂贵而奢侈的设备。近 20 年来,计算机网络 技术取得了长足的发 展 ,在今天,计算机网 络 技术已经和计算机技 术 一样精彩纷呈, 在人们的生活和商业活动中得到普遍应用, 对社会各个领域产生了广泛而深远的影响。 1.1.1 早期的计算机通信 在个人计算机出现 之前 ,计算机的体系架 构是 :一台具有计算能力 的 计算机主机 挂接多台终端设备。 终 端设备没有数据处理 能 力,只提供键盘和显 示 器,用于将程序 和数据输入计算机主 机 和从主机获得计算结 果 。计算机主机分时、 轮 流地为各个终端 执行计算任务,这种 计 算机主机与终端之间 的 数据传输,就是最早 的 计算机通信,如 图 1.1 所示。 图 1.1 计算 机主 机 与终 端 之间 的 数据 传 输 尽管有的应用中计 算机 主机与终端之间采 用电 话线路连接,距离可 以 达到数百千 米,但是,在这种体 系 架构下构成的计算机 终 端与计算机主机的通 信 网络,仅仅是为 了实现人与计算机之间的对话, 并不是真正意义上的计算机与计算机之间的网络通信。 2 1.1.2 分组交换网络 一直到 1964 年美国 Rand 公司的 Baran 提出"存储转发"和 1966 年英国国家物理实 验室的 Davies 提出"分组交换"的方法以后,独立于电话网络的、实用的计算机网络才 开始了真正的发展。 分组交换的概念是 将整 块待发送的数据划 分为 若干个更小的数据段 , 在每个数据 段前面加上报头,构成若干个数据分组(Packet) 。每个数据分组的报头 中存放有目标 计算机的地址和报文 包 的序号。网络中的交 换 机根据数据分组的地 址 决定将数据向哪 个方向转发。基于这 一 概念,由传输线路、 交 换设备和通信计算机 组 成的网络,被称 为分组交换网络,如图 1.2 所示。 图 1.2 分组 交换 网 分组交换网络是计 算机 通信脱离电话通信 电路 交换模式的里程碑。 电 话通信电路 交换的模式下,在通信之前,需要用户先通过呼叫(拨号) ,为网络本次通信建立电路。 这种通信方式不适合 计 算机数据通信的突发 性 、密集性的特点。分 组 交换网络不需要 实际建立通信电路, 数 据可以随时以分组的 形 式发送到网络中。分 组 交换网络不需要 为呼叫建立电路的关 键 在于其每个数据分组 的 报头中都有目标计算 机 的地址,网络交 换设备根据这个地址 就 可以随时为单个数据 分 组提供转发,将其沿 正 确的路线送往目 标计算机。 美国的分组交换网 ARPANET 于 1969 年 12 月投入运行,被公认为最早的分组交 换网。法国的分组交换网 CYCLADES 开通于 1973 年。同年,英国的 NPL 也开通了英 国第一个分组交换网。现代的计算机网络中,以太网、帧中继、Internet 都是分组交换 网络。 1.1.3 以太网 以太网目前在全球 的局 域网技术中占有主 导地 位,以太网的研究 始于 1970 年早 3 期,研究单位是夏威 夷 大学,目的是解决多 台 计算机同时使用同一 传 输介质通信互不 干扰的问题。其结构如图 1.3 所示。夏威夷大 学的研究结果奠定了以太网共享传输介 质的技术基础,形成了享有盛名的 CSMA/CD 方法。 图 1.3 以太 网 以太网的 CSMA/CD 方法是在一台计算机需要使用共享传输介质通信时,先侦听 该共享传输介质是否 已 经被占用。当共享传 输 介质空闲时,计算机 就 可以抢占该介质 进行通信。所以 CSMA/CD 方法又被称为总线竞争方法。 与现代以太网标准相一致的第一个局域网是由施乐公司的 Robert Metcalfe 和他的 工作小组建成的。1980 年,数字设备公司、英特尔公司和施乐公司联合发布了第一个 以太网标准 Ethernet。这种用同轴电缆作为传输介质的简单网络技术立即受到了欢迎, 在 80 年代,用 10 Mb/s 以太网技术构造的局域网迅速遍布全球。 1985 年,电气和电子工程学会(IEEE)发布了局域网和城域网的 802 标准,其中 的 802.3 是以太网技术标准。802.3 标准与 1980 年的 Ethernet 标准的差异非常小,以 至于同一块以太网卡可以同时发送和接收 802.3 数据帧和 Ethernet 数据帧。 20 世纪 80 年代,个人 计算机的大量出现和以太网的廉价,使得计算机网络不再 是一 个 奢侈 的 技术 。10 Mb/s 的网 络传 输 速度 , 很好 地 满足 了 当时 相 对 较低 的 个人
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2013-03-21第1章 计算机网络基础知识 1.1 计算机网络的产生与发展 1.2 计算机网络概述 1.2.1 计算机网络的基本概念 1.2.2 通信子网和资源子网 1.3 计算机网络的功能 1.4 计算机网络的分类和拓扑结构 1.4.1 计算机网络的分类 1.4.2 计算机网络的拓扑结构 1.5 计算机网络的应用 小结 习题1 第2章 数据通信技术 2.1 数据通信的基本概念 2.1.1 信息、数据与信号 2.1.2 模拟信号与数字信号 2.1.3 基带信号与宽带信号 2.1.4 信道及信道的分类 2.1.5 数据通信的技术指标 2.1.6 通信方式 2.2 传输介质的主要特性和应用 2.2.1 传输介质的主要类型 2.2.2 双绞线 2.2.3 同轴电缆 2.2.4 光纤 2.2.5 双绞线、同轴电缆与光纤的性能比较 2.3 无线与卫星通信技术 2.3.1 电磁波谱 2.3.2 无线通信 2.3.3 微波通信 2.3.4 卫星通信 2.4 数据交换技术 2.4.1 电路交换 2.4.2 存储转发交换 2.5 数据传输技术 2.5.1 基带传输技术 2.5.2 频带传输技术 2.5.3 多路复用技术 2.6 数据编码技术 2.6.1 数据编码的类型 2.6.2 数字数据的模拟信号编码 2.6.3 数字数据的数字信号编码 2.6.4 脉冲编码调制 2.7 差错控制技术 2.7.1 差错产生的原因与差错类型 2.7.2 误码率的定义 2.7.3 差错的控制 小结 习题2 第3章 计算机网络体系结构与协议 3.1 网络体系结构与协议概述 3.1.1 网络体系结构的概念 3.1.2 网络协议的概念 3.1.3 网络协议的分层 3.1.4 其他相关概念 3.2 OSI参考模型 3.2.1 OSI参考模型的概念 3.2.2 OSI参考模型各层的功能 3.2.3 OSI参考模型中的数据传输过程 3.3 TCP/IP参考模型 3.3.1 TCP/IP概述 3.3.2 TCP/IP参考模型各层的功能 3.4 OSI参考模型与TCP/IP参考模型 3.4.1 两种模型的比较 3.4.2 OSI参考模型的缺点 3.4.3 TCP/IP参考模型的缺点 3.4.4 网络参考模型的建议 小结 习题3 第4章 局域网 4.1 局域网概述 4.2 局域网的特点及其基本组成 4.3 局域网的主要技术 4.3.1 局域网的传输介质 4.3.2 局域网的拓扑结构 4.3.3 介质访问控制方法 4.4 局域网体系结构与IEEE 802标准 4.4.1 局域网参考模型 4.4.2 IEEE 802局域网标准 4.5 局域网组网技术 4.5.1 传统以太网 4.5.2 IBM令牌环网 4.5.3 交换式以太网 4.6 快速网络技术 4.6.1 快速以太网组网技术 4.6.2 吉比特以太网组网技术 4.6.3 ATM技术 4.7 VLAN 4.7.1 VLAN概述 4.7.2 VLAN的组网方法 4.8 WLAN 4.8.1 WLAN概述 4.8.2 WLAN的实现 4.8.3 WLAN组网实例——家庭无线局域网的组建 小结 习题4 第5章 广域网接入技术 5.1 广域网概述 5.2 常见的广域网接入技术 5.2.1 数字数据网(DDN) 5.2.2 综合业务数字网(ISDN) 5.2.3 宽带综合业务数字网(B-ISDN) 5.2.4 分组交换数据网(PSDN) 5.2.5 帧中继(Frame Relay) 5.2.6 数字用户线路xDSL 小结 习题5 第6章 网络互联技术 6.1 网络互联的基本概念 6.1.1 网络互联概述 6.1.2 网络互联的要求 6.2 网络互联的类型和层次 6.2.1 网络互联的类型 6.2.2 网络互联的层次 6.3 典型网络互连设备 6.3.1 中继器 6.3.2 网桥 6.3.3 网关 6.3.4 路由器 6.4 路由协议 6.4.1 路由信息协议(RIP) 6.4.2 内部路由协议(OSPF) 6.4.3 外部路由协议(BGP) 6.5 路由器的基本配置 6.5.1 路由器的接口 6.5.2 路由器的配置方法 小结 习题6 第7章 Internet基础知识 7.1 Internet的产生和发展 7.1.1 ARPANET的诞生 7.1.2 NSFNET的建立 7.1.3 全球范围Internet的形成与发展 7.2 Internet概述 7.2.1 Internet的基本概念 7.2.2 Internet的特点 7.3 Internet的主要功能与服务 7.3.1 Internet的主要功能 7.3.2 Internet的主要服务 7.4 Internet的结构 7.4.1 Internet的物理结构 7.4.2 Internet协议结构与TCP/IP 7.4.3 客户机/服务器的工作模式 7.5 Internet地址结构 7.5.1 IP地址概述 7.5.2 IP地址的组成与分类 7.5.3 特殊类型的IP地址 7.5.4 IP地址和物理地址的转换 7.6 子网和子网掩码 7.6.1 子网 7.6.2 子网掩码 7.6.3 A类、B类、C类IP地址的标准子网掩码 7.6.4 子网掩码的确定 7.7 域名系统 7.7.1 域名系统的层次命名机构 7.7.2 域名的表示方式 7.7.3 域名服务器和域名的解析过程 7.8 IPv4的应用极其局限性 7.8.1 什么是IPv4 7.8.2 IPv4的应用 7.8.3 IPv4的局限性 7.9 IPv6简介 7.9.1 IPv6的发展历史 7.9.2 IPv4的缺点及IPv6的技术新特性 7.9.3 IPv4与IPv6的共存局面 7.9.4 从IPv4过渡到IPv6的方案 7.9.5 IPv6的应用前景 小结 习题7 第8章 Internet接入技术 8.1 Internet接入概述 8.1.1 接入到Internet的主要方式 8.1.2 ISP 8.2 电话拨号接入Internet 8.2.1 SLIP/PPP概述 8.2.2 Winsock概述 8.3 局域网接入Internet 8.4 ADSL接入技术 8.4.1 ADSL概述 8.4.2 ADSL的主要特点 8.4.3 ADSL的安装 8.4.4 PPP与PPPoE 8.5 Cable Modem接入技术 8.5.1 CATV和HFC 8.5.2 Cable Modem概述 8.5.3 Cable Modem的主要特点 8.6 光纤接入技术 8.6.1 光纤接入技术概述 8.6.2 光纤接入的主要特点 8.7 无线接入技术 8.7.1 无线接入概述 8.7.2 WAP简介 8.7.3 当今流行的无线接入技术 8.8 连通测试 小结 习题8 第9章 Internet的应用 9.1 Internet应用于家庭 9.1.1 家庭用户连入Internet 9.1.2 使用浏览器浏览Internet 9.1.3 家庭娱乐 9.2 Internet应用于电子商务 9.2.1 电子商务及其起源 9.2.2 电子商务的特点 9.2.3 电子商务的内容 9.3 Internet应用所带来的社会问题 9.4 Internet应用的发展趋势与研究热点 小结 习题9 第10章 移动IP与下一代Internet 10.1 移动IP技术 10.1.1 移动IP技术的概念 10.1.2 与移动IP技术相关的几个重要术语 10.1.3 移动IP的工作原理 10.1.4 移动IP技术发展的3个阶段 10.2 第三代Internet与中国 10.2.1 什么是第三代Internet 10.2.2 第三代Internet的主要特点 10.2.3 中国的下一代互联网 小结 习题10 第11章 网络操作系统 11.1 网络操作系统概述 11.1.1 网络操作系统的基本概念 11.1.2 网络操作系统的基本功能 11.1.3 网络操作系统的发展 11.2 Windows NT Server操作系统 11.2.1 Windows NT Server 的发展 11.2.2 Windows NT Server的特点 11.3 Windows 2000 Server操作系统 11.3.1 Windows 2000 Server简介 11.3.2 Windows 2000 Server的特点 11.4 Windows Server 2003操作系统 11.4.1 Windows Server 2003简介 11.4.2 Windows Server 2003的特点 11.5 NetWare操作系统 11.5.1 NetWare操作系统的发展与组成 11.5.2 NetWare操作系统的特点 11.6 UNIX操作系统 11.6.1 UNIX操作系统的发展 11.6.2 UNIX操作系统的特点 11.7 Linux操作系统 11.7.1 Linux操作系统的发展 11.7.2 Linux操作系统的特点 小结 习题11 第12章 网络安全 12.1 网络安全的现状与重要性 12.2 防火墙技术 12.2.1 防火墙的基本概念 12.2.2 防火墙的主要类型 12.2.3 防火墙的主要产品 12.3 网络加密技术 12.3.1 网络加密的主要方式 12.3.2 网络加密算法 12.4 数字证书和数字签名 12.4.1 电子商务安全的现状 12.4.2 数字证书 12.4.3 数字签名 12.5 入侵检测技术 12.5.1 入侵检测的基本概念 12.5.2 入侵检测的分类 12.6 网络防病毒技术 12.6.1 计算机病毒 12.6.2 网络病毒的危害及感染网络病毒的主要原因 12.6.3 网络防病毒软件的应用 12.6.4 网络工作站防病毒的方法 12.7 网络安全技术的发展前景 12.7.1 网络加密技术的发展前景 12.7.2 入侵检测技术的发展趋势 12.7.3 IDS的应用前景 小结 习题12 第13章 网络管理 13.1 网络管理概述 13.1.1 网络管理的基本概念 13.1.2 网络管理体系结构 13.2 网络管理的功能 13.3 MIB 13.3.1 MIB的结构形式 13.3.2 MIB的访问方式 13.4 SNMP 13.4.1 SNMP的发展 13.4.2 SNMP的设计目标 13.4.3 SNMP的工作机制 13.5 网络管理工具 13.5.1 HP Open View 13.5.2 IBM TME 10 NetView 13.5.3 Cisco Works 2000 13.5.4 3Com Transcend 13.6 网络管理技术的发展趋势 小结 习题13 第14章 网络实验 14.1 实验1 理解网络的基本要素 14.2 实验2 双绞线的制作与应用 14.3 实验3 使用“超级终端”进行串行通信 14.4 实验4 网络连接性能的测试 14.5 实验5 组建一个小型对等网 14.6 实验6 WWW服务 14.7 实验7 使用电子邮件 14.8 实验8 DHCP服务器的安装与配置 14.9 实验9 DNS服务器的安装与配置
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